Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Single leg fracture in artificial heart valve - electromagnetic detection of impedance change

Strapacova T., Capova K.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2011

|

R. 87, nr 5

166-168

EN

Bjork Shiley Convexo Concave (BSCC) heart valve is a special type of the mechanical heart valve which was implanted to many patients worldwide. In some cases, for reason yet unclear the outlet strut - weld fractured after several years of use. This type of fracture usually causes a malfunction of the valve what is incompatible with further life. For this reason a new approach for the inspection is proposed based on sweep frequency eddy current testing. Standard self inductance pancake probe drives the eddy currents and pick-ups the response signals. Numerical simulations and experimental measurement are carried out to evaluate the proposed technique. The gained results presented in the paper show that there is an evident difference in the amplitude frequency spectrum of the response signal between the intact valve and the one with a single leg fracture of the outlet strut.

PL

Zastawka Bjork-Shiley’a (BSCC) to mechaniczny implant zastawki serca, masowo stosowany na całym świecie. W niektórych zastawkach z nieznanego dotychczas powodu dochodzi po kilku latach od operacji do pęknięcia zewnętrznego wspornika zaworu. Ten rodzaj uszkodzenia powoduje zazwyczaj wadliwe funkcjonowanie zastawki. W artykule zaproponowano nowe podejście do inspekcji kondycji zastawki z wykorzystaniem testowania nieniszczącego przy pomocy prądów wirowych z przemiataniem częstotliwości. W celu oceny zaproponowanej metody wykonano symulacje numeryczne i pomiary eksperymentalne. Rezultaty zaprezentowane w artykule pokazują wyraźną różnicę w odbieranych sygnałach pomiędzy sprawną zastawką, a zastawką z uszkodzonym pojedynczym ramieniem wspornika.

2

Flow analysis within mechanical heart valve - medtronic hall - and validation of results by numerical modelling

Moszkowski T., Jaworek M., Kostrzewa B., Lalik K., Darłak M., Altyntsev I., Kustosz R.

Journal of Medical Informatics & Technologies

|

2011

|

Vol. 17

295--302

EN

Research was conducted to analyze the flow of a fluid within mechanical heart valve - Medtronic Hall. Physical experiment and numerical modelling were performed. The aim of the research was to determine the difference between obtained experimental and numerical data. In the experiment a dependency between static flow rate within the valve and static inlet and outlet pressure in the valve duct was examined. Moreover a dependency between static flow rate and angular valve position was also determined. Experimental data was used to perform a numerical flow analysis. The obtained flow rate values and angular positions of the valve were set to a finite-volumes-method model in order to achieve model output pressure values identical or similar to the ones obtained from the experiment. The resulting pressure values from the experiment and numerical analyses proved to be of the same order of magnitude, varying only by up to 10%. However, as far as differential pressure is concerned, numerical results were out of the range of measurement resolution. It can be assumed that numerical flow analyses quite correctly predict the real phenomenon and in view of measurement inaccuracy of used sensors authors would suggest using more accurate ones and repeating measurements for future clarification.

3

Mechaniczne protezy zastawek serca - historia i rozwój technologii

Rachwalik M., Biały D., Wawrzyńska M.

Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna

|

2010

|

Vol. 16, nr 3

265-267

PL

Mechaniczne zastawki serca wytwarzane są z różnych materiałów, m.in. metalu, ceramiki, polimerów. Do produkcji zastawek biologicznych, oprócz materiałów syntetycznych, używa się materiałów biologicznych poddanych odpowiedniej obróbce chemicznej. Zastawki mechaniczne mogą powodować komplikacje, wynikające z odkładania zakrzepów, dlatego pacjenci często wymagają przewlekłej antykoagulacji. W pracy przedstawiono różne rodzaje zastawek, historię i technikę ich powstawania.

EN

Mechanical heart valves are made from various materials. The may be produced from metals, ceramics and polymers, whereas the biological valves may employ, apart from synthetic components, materials of biological origin, after proper modification by means of special physico-chemical treatment. Mechanical valves are subjected to thrombus deposition and subsequent complications resulting from emboli, and so patients with implanted mechanical valves need to be subjected to a long-term anticoagulant therapy. Different types and approaches in development of mechanical valves are presented.

4

Badania nad degradacją chemiczną i mechaniczną kompozytu PEEK/włókno węglowe

Dworak M., Bloch M., Błażewicz S.

Engineering of Biomaterials

|

2007

|

Vol. 10, no. 69-72

121-124

PL

Praca przedstawia wstępne wyniki badań nad otrzymywaniem i określaniem właściwości mechanicznych nowego kompozytu typu PEEK/tkanina węglowa w warunkach statycznych i dynamicznych, w środowisku płynu Ringera. Materiał taki przewidywany jest do opracowania płatka sztucznej zastawki serca. Do otrzymywania kompozytu zastosowano tkaninę węglową 2-D jako wzmocnienie oraz polieteroteroketon (PEEK) jako osnowę. Otrzymany kompozyt poddano ocenie właściwości mechanicznych w warunkach statycznych przy pomocy maszyny wytrzymałościowej Zwick-1435 oraz badaniom zmęczeniowym na prototypowym urządzeniu laboratoryjnym do badania sztucznych zastawek serca w warunkach dynamicznego transportu płynu fizjologicznego.

EN

The presented work demonstrates preliminary results of manufacture and mechanical properties assessment of the new composite PEEK/carbon fabrics, in static and dynamic conditions, as potential candidate for cardio surgery application. 2-D carbon fabrics as reinforcement constituent and semi-crystalline polymer-polyetheretherketone (PEEK) as a matrix were applied for the preparation of the composite. The obtained composite was investigated using Zwick machine - model 1435 and new laboratory device for artificial valve investigation in dynamic fluid transport conditions.

5

Mechaniczna uchylna dyskowa zastawka serca z warstwą nanokrystalicznego diamentu

Jóźwik K. S.

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

|

2006

|

Z. 348

5-104

PL

Intensywny rozwój inżynierii biomedycznej jest możliwy dzięki zaangażowaniu wielu dyscyplin naukowych w procesy badawcze, konstrukcyjne, metrologiczne dotyczące człowieka, jego organizmu, ale także urządzeń wspomagających jego życie i ratujących zdrowie. Sztuczne zastawki serca stanowią jedną z grup, w rozwój której zaangażowanych jest wiele ośrodków na całym świecie. Jest to efektem ciągłego braku sztucznej zastawki doskonałej, która mogłaby zastąpić naturalną, spełniać jej funkcje i nie wywoływać zjawisk niekorzystnych dla zdrowia lub życia osoby, której zastawkę wszczepiono lub użyto w celu wspomagania pracy jej serca. Ze względu na klasyfikację sztucznych zastawek serca, która wynika przede wszystkim z rodzaju materiałów użytych do ich wytworzenia, różne są zakresy zagadnień koniecznych do rozwiązania w celu skonstruowania i wykonania nowej zastawki. Niezależnie jednak od typu zastawki niezbędne są działania w dwóch obszarach: inżynierii materiałów i mechaniki płynów. Należy pamiętać, że przez zastawkę w organizmie człowieka płynie krew, której nie można użyć do badań eksperymentalnych, jak również występuje wiele trudności z jednoznacznym określeniem jej parametrów. W pracy przedstawiono konstrukcję nowej dyskowej uchylnej zastawki serca, która ze względu na użyte technologie inżynierii powierzchni stanowi urządzenie nowej generacji. W pracy przedstawiono konstrukcję stanowiska badawczego umożliwiającego ocenę trwałości warstwy nanokrystalicznego diamentu nałożonej na pierścień zastawki wykonany z tytanu lub stopu tytanu. Zaprezentowano szeroki zakres badań eksperymentalnych i symulacji numerycznych, których celem było określenie charakterystyki przepływowej zaprojektowanej zastawki, jak również wykazanie, że parametry przepływu przez zastawkę spełniają wymagania stawiane tego typu urządzeniom. Przeprowadzono analizę możliwości stworzenia eksperymentalnego modelu parametrów krwi człowieka i wynikające z niej możliwości użycia odpowiedniej cieczy odpowiadającej właściwościom krwi. Istotnym elementem rozprawy jest przedstawiony zakres prac mających na celu wykazanie przydatności symulacji numerycznej opartej o komercyjny program dla oceny parametrów przepływu, a także zweryfikowanie uzyskanych rezultatów poprzez porównanie ich z wynikami badań eksperymentalnych. Zaprojektowana konstrukcja oraz metoda użyta do jej projektowania i oceny parametrów przepływowych mogą zostać użyte do opracowania dyskowej uchylnej zastawki serca dla potrzeb polskiej sztucznej komory wspomagania serca.

EN

An intensive development In the field of biomedical engineering is possible owing to the involvement of many scientific disciplines In research, design, and metrological processes concerning people, their organisms and also the devices that support their lives and save their health. Artificial heart valves are one of the groups in the development of which numerous universities and R&D centres all over the world are involved. It follows from the fact that a perfect artificial heart valve that could replace the natural one, perform its function and would not cause any effects disadvantageous for the health or life of the person who has this valve implanted or where it is used to aid the heart operation, is still lacking. Due to classification of artificial heart valves, which results from, first of all, the materials used to made them of, there are various scopes of problems to be solved in order to design and manufacture a new heart valve. However, independently of the valve type, investigations in two fields, namely in materials science and fluid mechanics, are necessary. One should remember that blood, which flows through the heart valve in the human organism, cannot be directly used in experimental investigations. Also, it is very difficult to determine blood parameters explicitly. A structure of the new disc tilting heart valve, which owing to the surface engineering technologies applied is a new generation device, has been shown in this dissertation. A test stand for the investigation of durability of the nanocrystalline diamond layer that covers the valve ring made of titanium or titanium alloy has been presented. A wide range of the experimental investigations and the numerical simulations that were aimed at the determination of flow characteristics of the designed valve, as well as the demonstration that the flow parameters through the valve satisfy the requirements imposed on such devices have been presented. An analysis of modelling possibilities of human blood parameters and the resulting possibilities of application of an appropriate fluid for the blood modelling have been discussed. A range of the investigations to show that the numerical simulation based on the commercial code is suitable for the evaluation of flow parameters, as well as the verification of the results obtained through their comparison with the experimental results are an important part of this study. The new valve and the method applied to design it and to evaluate the flow parameters can be used to develop a disc tilting heart valve for the needs of the Polish artificial ventricle aiding the heart operation.

6

Pomiary płynności i mikrolepkości elementów morfotycznych krwi u osób ze sztuczną zastawką serca

Szyller-Tracz M., Żakowska I., Jóźwik K.

Inżynieria Biomateriałów

|

2004

|

R. 7, nr 35-36

56-61

PL

Warstwa Nanokrystalicznego Diamentu (NCD) została wykorzystana w przypadku protez/urządzeń mających kontakt z komórkami krwi (np. sztuczne zastawki serca). Warstwy węglowe wykazują dobre właściwości biozgodności oraz hemozgodności. W prezentowanych badaniach użyta została technika spektroskopii elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR) do pomiarów płynności i lepkości wnętrza elementów morfotycznych, w szczególności erytrocytów. Parametry (opisujące płynność lipidów błonowych) ostały określone na podstawie widm EPR. Zmiany w płynności lipidów błonowych i lepkości wnętrza krwinek czerwonych zostały zbadane przy pomocy spektroskopii EPR przy użyciu znaczników spinowych: trzech kwasów tłuszczowych (kwasów 5-, 12-, 16-doksylostearynowych) oraz Tempaminy. Celem niniejszej pracy było przedstawienie metod pomiaru parametrów krwinek czerwonych oraz opracowanie statystyczne uzyskanych wyników. Prezentowane metody mogą zostać użyte do zbadania oddziaływań warstw NCD z komórkami krwi. Przepływ przez sztuczną zastawkę serca jest związany z występowaniem większych wartości naprężeń ścinających działających na powierzchnię komórek oraz w konsekwencji zmian w strukturze lipidów i białek plazmatycznych. Zmiany w płynności lipidów błonowych krwinek czerwonych (RBC) mogą obniżać ich deformację oraz zwiększać ich agregację, a w konsekwencji mogą prowadzić do zmian właściwości reologicznych krwi ludzkiej.

EN

Nanocrystalline Diamond Coatings (NCD) have been developed for blood cell contacting-implants/devices (e.g. artificial heart valves). Carbon surfaces have good biocompatibility and haemocompatibility. In this study the technique of electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy was used for measurements of fluidity and internal viscosity of morphotic elements, especially erythrocytes. Parameters (describing the membrane lipid fluidity) were determined using EPR spectra. Changes in the membrane lipid fluidity and internal viscosity of red blood cells were examined by means of EPR spectroscopy using spin labelled: three fatty acids (5-, 12-, 16-doxylstearic acids) and Tempamine. The aim of this study was to present the method of measurements of red blood cells and the statistical post-processing of the obtained results. These methods could be used to examine interactions between a NCD layer and blood cells. The blood flow through an artificial heart valve is connected with high values of the shear stress as acting on cell surfaces and, in consequence, by changes in the structure of membrane of lipids and proteins. Changes in plasma membranes of red blood cells (RBC) can decrease their deformation and increase their aggregation and, in consequence can lead to alterations in the rheological properties of human blood.

7

Obliczenia numeryczne przepływu przez sztuczną zastawkę serca z warstwą NCD

Jóźwik K., Witkowski D.

Inżynieria Biomateriałów

|

2004

|

R. 7, nr 35-36

71-77

PL

Największe znaczenie dla wszystkich rodzajów implantów ma biokompatybilność. Wcześniejsze badania w dziedzinie protez dowiodły, że biokompatybilność może być poprawiona poprzez pokrycie implantów warstwą NCD (nanokrystalicznym diamentem). Sztuczna mechaniczna zastawka serca zaprojektowana przez prof. J. Molla i pokryta warstwą NCD jest pierwszą tego typu warstwą zarówno w Polsce jak i na świecie. Artykuł ten przedstawia symulacje przepływu przez sztuczną zastawkę serca za pomocą programu CFX TASCFlow. Zakres badań obejmował zmiany profilu dysku, przy stałej jego grubości oraz średnicy. Praca ta przedstawia wyniki obliczeń niestacjonarnych w położeniu maksymalnego otwarcia dysku (maksymalny kąt otwarcia wynosi 75 stopni). Obliczenia były prowadzone dla przepływu ciągłego dla dwóch prędkości: 0,5 oraz 1,6 m/s, ciśnienie całkowite na wlocie wynosiło 116 kPa.

EN

The biocompatibility is of the most significant for all kinds of implants. Earlier investigations in the field of prostheses have proven that their biocompatibility can be improved by coating them with an NCD (nanocrystalline diamond) layer. The mechanical artificial heart valve designed by Prof. J. Moll and coated with an NCD layer is the first innovative design of this type both in Poland and in the world. This paper concerns the simulation with the CFX TASCflow code of a flow through the artificial heart valve. The research range has involve changes in the mechanical heart valve disc profile, at its constant thickness and diameter. In this work results of non-stationary data in the complete opening position (disc deflection angle was 75 degree) are presented. The investigations were carried out for a continuous flow with two flow velocities: 0.5 m/s and 1.6 m/s. Total pressure in front of the examined prosthesis was equal to 116 kPa.

8

Długoterminowe badania zmęczeniowe sztucznej zastawki serca pokrytej warstwą nanokrystalicznego diamentu

Jóźwik K., Witkowski D., Obidowski D.

Inżynieria Biomateriałów

|

2004

|

R. 7, nr 35-36

26-29

PL

Analizując pracę zastawki, szczególnie z punktu widzenia niezawodności działania, należy uwzględnić liczbę cykli pracy serca. Nawet w położeniu aortalnym różnica ciśnienia przy zamkniętej zastawce nie stanowi dużego jej obciążenia. Natomiast to obciążenie i ogromna liczba cykli pracy stwarza niebezpieczeństwo uszkodzenia protezy zastawki. W pracy przedstawiono model układu krążenia oraz stanowisko do badań zmęczeniowych zastawek.

EN

Analysing heart valve operation, especially from the viewpoint of operational reliability, one has to take into account the number of cycles of heart operation. The pressure difference for closed heart value is not a significant load, even for aortal position. However, this load and a huge number of operation cycles creates a danger of artificial heart valve damages. A model of human body cardiovascular system and a test rig for fatigue investigations have been presented.

9

Modelling of blood flow around an aortic mechanical artificial heart valves

Wojnarowski J.

Vibrations in Physical Systems

|

2002

|

Vol. 20

68--81

EN

Artificial heart valves have been used successfully since 1960. More than 150000 artificial heart valves are implemented annually through the world. Harken, one of the pioneers in the implementation of artificial heart valves said “..there is something wrong with all of them ". Therefore the analysis of hemodynamical performance is very important in the quality evaluation of artificial heart valves. In the work there have been taken under consideration research results of modelling in cardiovascular system with prosthesis heart valves. The aim of the paper is to underline the importance of modelling blood flow through mechanical artificial valves. The problem has been described mainly from bioengineering point of view to prompt the scientists how to design heart bioprothesis.

PL

Sztuczne zastawki serca są z powodzeniem wszczepiane od 1960 r. Obecnie, w świecie, co rocznie więcej niż 150000 sztucznych zastawek serca jest wszczepianych. Harken [12] jeden z pionierów przeszczepiania sztucznych zastawek serca powiedział: Istnieje coś złego w każdej z nich". Dlatego badania własności hemodynamiczne są niezwykle ważne w ocenie jakości sztucznych zastawek serca. W pracy przedstawiono znaczenie i sposób modelowania opływu krwi przez sztuczne zastawki aorty. Model numeryczny zjawisk przepływowych w sąsiedztwie sztucznej zastawki aorty sformułowano dla krwi, jako cieczy Newtonowskiej. Omówione zagadnienia przedstawiono głównie z bio-inżynierskiego punktu widzenia.